JP2004333874A - ビーム走査の制御信号を生成するパターン描画装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ビームの走査速度特性に従って迅速かつ効率よくパターンを正確に形成する。
【解決手段】走査ラインに対して、一連の微小区間をあらかじめ設定し、各微小区間ＡＤｊに掛かる走査時間間隔を設定する。そして、あらかじめ設定された基準走査時間間隔に対する走査時間誤差を誤差測定部９１において測定し、時間間隔測定部９４において、基準走査時間間隔（基準カウントパルス数Ｋ）を走査時間誤差に基づいて補正する。パルスデータ選択部９６は、一連のパルスデータ一式の中から、補正された走査時間間隔に対応したパルスデータ一式を選択する。そして、制御パルス信号生成部９８は、選択されたパルスデータ一式に基づいて、同期用の制御パルス信号が生成する。
【選択図】 図６
【解決手段】走査ラインに対して、一連の微小区間をあらかじめ設定し、各微小区間ＡＤｊに掛かる走査時間間隔を設定する。そして、あらかじめ設定された基準走査時間間隔に対する走査時間誤差を誤差測定部９１において測定し、時間間隔測定部９４において、基準走査時間間隔（基準カウントパルス数Ｋ）を走査時間誤差に基づいて補正する。パルスデータ選択部９６は、一連のパルスデータ一式の中から、補正された走査時間間隔に対応したパルスデータ一式を選択する。そして、制御パルス信号生成部９８は、選択されたパルスデータ一式に基づいて、同期用の制御パルス信号が生成する。
【選択図】 図６
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原版となるフォトマスク（レクチル）やプリント基板、印刷用紙などの被描画体に対し、回路や画像などのパターンを形成する描画装置に関する。特に、パターンに従ってビームを変調するための制御パルス信号に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シリコンウェハ、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＰＷＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｗｉｒｉｎｇ Ｂｏａｒｄ）などフォトマスクの表面にフォトリソグラフィによって回路パターンを形成する描画装置や、記録用紙にレーザビームを走査させて画像をハードコピーする描画装置（画像記録装置）が知られている。このような描画装置では、電子ビームやレーザビームが、回転ポリゴンミラー、ｆ−θレンズといった露光用光学系を介して被描画体を走査するとともに、音響光学変調素子（ＡＯＭ）等によってビームを変調させる。
【０００３】
一般に、露光用光学系のｆ−θレンズ、ポリゴンミラーの特性によって、ビームの走査速度が一定とならずに速度ムラが生じることが知られている。この場合、ビーム走査速度の変化に合わせて、ビームを変調するためのクロック周波数を修正する方法が知られている。例えば、走査ラインを一定距離間隔ごとに分割し、その一定距離間隔をビーム走査するのにかかる時間間隔をあらかじめ計測する。そして、その計測した値に従い、ビーム変調用のパルスデータを生成するクロック周波数を走査ラインに沿って変化させる（特許文献１参照）。このクロック周波数は、ドットサイズを小さくする、すなわち画素密度をより大きくするため、ＰＬＬ回路によって逓倍される。逓倍された周波数に従い、ビームがＯＮ／ＯＦＦ変調される。
【０００４】
【特許文献１】
特許第２５４９０１１号公報（図２、図４、図５）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ポリゴンミラーの回転精度や反射面の面精度に起因する速度ムラの特性は、多面体を形成する反射面それぞれに応じて異なる。したがって、上記方法のように、あらかじめビームの走査速度を実測し、ビームの走査速度特性に合わせてビームのＯＮ／ＯＦＦ制御を実行しても、実際の描画時において生じる速度ムラを解消することができない。
【０００６】
そこで本発明では、ビームの走査速度特性に従って迅速かつ効率よくパターンを正確に形成することができるパターン描画装置、パターン形成用制御パルス信号生成装置、パターン形成用制御パルス信号生成方法を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のパターン描画装置は、電子回路やイメージなどのパターンを形成するための描画装置であり、ビームを放射する光源と、ビームを被描画体に対して走査させる走査手段と、ビームを変調する変調手段とを備える。例えば、ポリゴンミラーの回転によってビームを走査させ、ＡＯＭなどの音響光学変調素子によってビームを変調する。そして、ビーム変調するための描画パルス信号を生成するため、パターン描画装置は、走査時間設定手段と、誤差量検出手段と、補正手段と、パルスデータ選択手段と、制御パルス信号生成手段と、描画パルス信号生成手段とを備える。
【０００８】
走査時間設定手段は、走査ラインを一定間隔で分割することにより規定される一連の微小区間各々に対し、ビームの走査時間間隔を設定する。例えば、描画用のビームと平走するモニタビームを、複数のスリットが一定間隔で形成される基準スケール上を走査させてビームの走査位置を検出する場合、スリット間隔に従って微小区間を設定すればよい。誤差量検出手段は、ビーム走査に従って、各微小区間におけるビーム走査速度に従った走査時間誤差量を順次検出する。走査時間誤差量は、各微小区間を走査するのに掛かる時間としてあらかじめ設定された基準走査時間間隔と実際に計測された走査時間間隔との差を示す。実際の描画時における走査時間誤差量の計測に関しては、上記基準スケールを用いてもよいが、ポリゴンミラーの回転をエンコーダにより検出することによって検出してもよい。補正手段は、検出される走査時間誤差量に基づいて、設定された走査時間間隔を順次補正する。例えば、ビーム走査速度が所定の微小区間において基準走査速度より遅い場合、走査時間間隔が増加するように補正される。
【０００９】
ポリゴンミラーの特性等に起因してビームの走査速度が走査位置に応じて変化する場合、検出される時間間隔はその走査速度に従って変化する。本発明では、検出される時間間隔の値に応じてそれぞれ異なるパターン形成用の一連のパルスデータ一式があらかじめ用意されており、例えば、設定したビーム走査速度に対応する時間間隔を基準とし、その基準の時間間隔に対応するパルスデータを用意するとともに、それと所定の差をもつ複数の時間間隔にも対応するパルスデータを用意する。ビーム走査に従って順次時間間隔が検出されると、パルスデータ選択手段は、一連のパルスデータ一式の中から、順次補正される走査時間間隔に応じたパルスデータ一式を順次選択する。そして、制御パルス信号生成手段は、選択されたパルスデータ一式に従って、パターン形成用の制御パルス信号を順次生成する。ここで、制御パルス信号は、パターンに応じたラスタデータを同期制御するための信号であり、ビームをＯＮ／ＯＦＦ変調するタイミングが調整される。描画パルス信号生成手段は、制御パルス信号に基づき、描画パルス信号を順次生成する。変調手段は、順次求められる描画パルス信号に同期してビームを変調する。
【００１０】
このように、ビーム走査に合わせてそのビームの走査位置を検出しながらリアルタイムでその位置での走査速度の特性に適したパルスデータ一式が微小区間ごとに選択、決定される。そのため、あらかじめ補正することができないビーム走査速度の特性にも対応することが可能であり、精度よく微小区間それぞれに応じてパターンを形成することができる。また、ＰＬＬ回路のように周波数を逓倍することなく制御パルス信号が生成されるため、ビーム走査速度に変化にも瞬時に対応してその速度に適した周波数をもつ制御パルス信号で描画できる。
【００１１】
なお、実際に計測された時間間隔に応じて選択されたパルスデータは、その計測された微小区間ではなく、次に走査される隣接する微小区間に使用される。しかしながら、ビームの走査速度は、走査ライン全体から見ればゆるやかに変化する。また、微小区間を可能な限り短くすれば、隣接する微小区間において走査速度はほぼ同じとみなせる。したがって、生成される制御パルス信号は、ビーム走査させる微小区間に適したパルス信号となっている。
【００１２】
本発明のパターン形成用制御パルス信号生成装置は、走査ラインを一定間隔で分割することにより規定される一連の微小区間各々に対し、ビームの走査時間間隔を設定する走査時間設定手段と、ビーム走査に従って、各微小区間におけるビーム走査速度に従った走査時間誤差量を順次検出する誤差量検出手段と、検出される走査時間誤差量に基づいて、設定された走査時間間隔を順次補正する補正手段と、走査時間間隔の値に応じてデータ配列周波数の異なる一連のパルスデータ一式から、必要に応じて補正された走査時間間隔に応じたパルスデータ一式を選択するパルスデータ選択手段と、順次選択されたパルスデータ一式に基づいて、描画データの出力を同期制御する制御パルス信号を順次生成する制御パルス信号生成手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
本発明のパターン形成用制御パルス信号生成方法は、走査ラインを一定間隔で分割することにより規定される一連の微小区間各々に対し、ビームの走査時間間隔を設定し、ビーム走査に従って、各微小区間におけるビーム走査速度に従った走査時間誤差量を順次検出し、検出される走査時間誤差量に基づいて、設定された走査時間間隔を順次補正し、走査時間間隔の値に応じてデータ配列周波数の異なる一連のパルスデータ一式から、必要に応じて補正された走査時間間隔に応じたパルスデータ一式を選択し、順次選択されたパルスデータ一式に基づいて、描画データの出力を同期制御する制御パルス信号を順次生成することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下では、図面を参照して、本発明の実施形態であるパターン描画装置について説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態であるパターン描画装置の概略的斜視図である。パターン描画装置は、レーザビームを走査させることによって、プリント基板上に回路パターンを直接形成する装置である。
【００１６】
レーザ描画装置は、基台１０、固定テーブル２９より構成されており、基台１０上には固定テーブル２９とともに描画テーブル１８が配置される。固定テーブル２９には、レーザ発振器２５や、レーザ発振器２５からのレーザビームを描画テーブル１８へ導く様々な描画用（露光用）光学系が設置されている。
【００１７】
基台１０の上面には一対の平行なレール１２が設置されており、描画テーブル１８はサーボモータなどのテーブル駆動機構１３により、レール１２の方向に沿って移動可能である。描画テーブル１８上には、フォトレジスト層を形成したプリント基板２０が必要に応じて設置され、レーザビームによって走査される。なお、以下では、描画テーブル１８の移動方向と垂直な主走査方向をＹ方向、描画テーブル１８の移動方向と平行な副走査方向をＸ方向と規定する。
【００１８】
レーザ発振器２５から発振されたレーザビームＬＢは、ビームベンダ２６によって偏向させられ、光変調ユニット２８へ導かれる。音響光学変調素子（ＡＯＭ）によって構成される光変調ユニット２８は、ＯＮ／ＯＦＦ切換によってレーザビームＬＢを変調する。光変調ユニット２８を経由したレーザビームＬＢは、ビームベンダ３０、レンズ３２、ビームベンダ３４を介してポリゴンミラー３６へ導かれる。
【００１９】
多角柱状のポリゴンミラー３６では、８つの反射面により８面体が形成されており、レーザビームＬＢは反射面によって偏向され、ｆ−θレンズ３８へ導かれる。このとき、ポリゴンミラー３６は、レーザビームＬＢを主走査方向（Ｙ方向）に沿うように偏向する。ｆ−θレンズ３８を経由したレーザビームＬＢは、ターニングミラー４０、コンデンサレンズ４２を介して描画テーブル１８へ導かれ、その結果、レーザビームＬＢがプリント基板２０上に照射される。
【００２０】
レーザビームＬＢが連続的に放出されている間、ポリゴンミラー３６は一定速度で回転し、光変調ユニット２８は所定のタイミングでＯＮ／ＯＦＦ状態に切り替えられる。その結果、レーザビームＬＢが主走査方向（Ｙ方向）に沿ってプリント基板２０を走査すると、プリント基板２０上に所定の回路パターンＬＰが形成される。描画テーブル１８は副走査方向（Ｘ方向）に沿って一定速度で移動しており、レーザビームＬＢは、ポリゴンミラー３６の回転に伴ってプリント基板２０を主走査方向（Ｙ方向）に沿って順次走査する。このような露光動作を繰り返すことにより、回路パターンがプリント基板全体に形成される。
【００２１】
レーザビームＬＢの位置検出のため、ビームスプリッタ（図示せず）、基準スケール（ここでは図示せず）およびフォトセンサであるラインセンサ（ここでは図示せず）が設けられており、モニタ用レーザビームの位置情報に基づいて回路パターンが形成される。すなわち、レーザ発振器２５から放出されたレーザビームＬＢは、ビームベンダ２６と光変調ユニット２８との間に設けられたビームスプリッタによって描画用のレーザビームと位置検出用のレーザビーム（以下ではモニタビームという）とに分割され、２本のレーザビームは互いに平走する状態でポリゴンミラー３６へ導かれる。そして、モニタビームは、ターニングミラー４０とコンデンサレンズ４２との間に設けられたミラー（図示せず）により、等間隔でスリットが並ぶ基準スケールへ導かれる。描画用のレーザビームと同期しながら基準スケール上を走査するモニタビームの位置を検出することにより、描画用のレーザビームの位置が検出される。その位置情報に基づき、描画用レーザビームが光変調ユニット２８によりＯＮ／ＯＦＦ変調される。
【００２２】
図２は、パターン描画装置の概略的なブロック図である。
【００２３】
本体制御部８０はレーザ描画装置全体を制御する装置であり、本体制御部８０内には描画制御部８３が設けられている。描画制御部８３は、テーブル駆動部１３、ＡＯＭ駆動部８５、ポリゴンミラー駆動部８７へ制御信号を送る。ポリゴンミラー駆動部８７はポリゴンミラー３６を一定の回転速度で回転させ、テーブル駆動部１３は描画テーブル１８を一定速度で副走査方向（Ｘ方向）に沿って移動させる。
【００２４】
基準スケール２４の背面には、基準スケール２４と平行に沿ってラインセンサ２２が配置されており、モニタビームが基準スケール２４を通過してラインセンサ２２を周期的に照射することにより、モニタビームの位置を表す位置検出信号が本体制御部８０へ送られる。描画制御部８３では、描画用レーザビームの１ライン分の主走査方向（Ｙ方向）への走査と副走査方向（Ｘ方向）への描画テーブル１８の移動のタイミングを合わせるように、モニタビームの位置検出信号に基づいて駆動信号がテーブル駆動部１３へ送られる。また、描画制御部８３は、後述する描画パルス信号出力部８４を備えており、光変調ユニット２８をＯＮ／ＯＦＦする描画パルス信号がモニタビームの位置検出信号に基づいて光変調ユニット２８へ送られる。
【００２５】
図３は、プリント基板２０に設定される微小区間と基準スケール２４とを示した図である。
【００２６】
図３に示すように、本実施形態では、主走査方向（Ｙ方向）に沿った各主走査ラインＬＬが複数の微小区間ＡＤに分割設定されている。この微小区間ＡＤは、基準スケール２４において誤差なく等間隔で形成されるスリットＳＬの幅Ｓ１とモニタビームを遮蔽する幅Ｓ２との和に相当する。スリット間隔を誤差なく形成するため、微小区間ＡＤは、プリント基板２０上に形成されるパターンのドットサイズより長い。スリット幅Ｓ１とビームを遮蔽する幅Ｓ２とは等しいことから、微小区間ＡＤはスリットＳＬのピッチＳＫに対応する。例えば、微小区間ＡＤの長さは、１００μｍに規定されている。
【００２７】
モニタビームＭＢが基準スケール２４上を走査すると、基準スケール２４に対するモニタビームＭＢの通過、遮光が繰り返される。そして、このビームの通過、遮光の繰り返しによって、一連のパルス信号（以下では、スケール信号という）がラインセンサ２２から描画制御部８３へ送られる。このスケール信号に基づいて、モニタビームＭＢと同期している描画用のレーザビームの走査位置、さらにはビーム走査の速度特性が検出される。
【００２８】
図４は、ビーム速度の変化を示した図である。図５は、ポリゴンミラー３６の各反射面における走査速度を示した図である。
【００２９】
レーザビームＬＢの主走査方向（Ｙ方向）に沿った走査速度は、ポリゴンミラー３６の回転精度、表面精度に起因して一定とならない。図４では、走査開始点を基準点としてレーザビームの位置（高さ）を主走査方向（Ｙ方向）に沿って測定した場合のビームスポット位置が時系列的に表されている。ビーム走査速度が一定でないため、ビームスポット位置の軌跡は、速度が一定である場合の軌跡である直線Ｖ１ではなく、実線で示した曲線Ｖで表される。なお、ここでは、ｆ−θレンズに起因する走査速度の変動はないものとみなす。
【００３０】
したがって、各微小区間ＡＤをレーザビームが走査するのに掛かる時間は、ポリゴンミラー３６の状態に従って変化する。最初に走査される微小区間を基準として各微小区間をＡＤｊ（ｊ＝１、２、・・・）と表すと、微小区間ＡＤ１において計測される時間間隔Ｔ１は、設定された走査速度に従って定められる基準時間間隔Ｔ０１と一致せず、時間誤差ΔＴ１が生じる。各微小区間において、走査速度が設定走査速度より早いと走査に掛かる時間間隔が短くなり、逆に走査速度が設定走査速度より遅いと時間間隔が長くなる。
【００３１】
上述したように、ポリゴンミラー３６は一定速度で回転しており、各反射面は周期的にレーザビームＬＢを偏向する。しかしながら、ポリゴンミラー３６の反射面に関しては、凹凸などの精度が反射面ごとに異なり、また、ポリゴンミラー３６を駆動させるモータの特性によって回転速度ムラが生じる。そのため、走査ラインＬＬ上を走査させた時の走査速度の軌跡は一定せず、反射面ごとに走査速度の変動特性が異なる。図５では、８面体を形成する８つの反射面の中で２つの反射面に応じた走査速度Ｖｉ，Ｖｉ＋１が例示されている。
【００３２】
そこで本実施形態では、モニタビームＭＢの位置から検出される走査速度の変動に従って、パターン形成用の描画パルス信号が生成される。
【００３３】
図６は、描画パルス信号出力部８４のブロック図である。
【００３４】
描画パルス信号出力部８４は、誤差測定部９１、トリガ位置データ選択部９２、時間間隔測定部９４、内部位置比較部９５、パルスデータ選択部９６、制御パルス信号生成部９８、ＡＯＭ制御部９９とを備える。ラインセンサ２２から送られてくるスケール信号は誤差測定部９１に入力され、制御パルス信号生成部９８はラスタデータが入力されるＡＯＭ制御部９９と接続されている。
【００３５】
本実施形態では、レーザビームＬＢが各主走査ラインを走査開始してからの時間をカウントすることにより、各微小区間の描画開始のタイミングを計る。このビーム走査開始からの時間は、基準クロックパルス信号のパルス数をカウントすることによって計測される。基準クロックパルス信号の周波数は、各微小区間ＡＤｊのビーム走査に掛かる時間を十分なパルス数によってカウントできるように定められる。例えば、ビームの走査速度が一定のときに各微小区間ＡＤｊに対するビーム走査時間が１μｓ（１×１０−６ｓ）である場合、２００ＭＨｚの周波数をもつ基準クロックパルス信号によってビームの走査位置が確認される。この場合、各微小区間ＡＤｊをビーム走査するのに掛かる時間は、２００パルスカウントすることにより計測される。
【００３６】
第１メモリ９３には、各微小区間ＡＤｊに対する描画開始タイミングを示すカウントパルス数が、トリガ位置データとして格納されている（図７参照）。カウントパルス数は、走査ラインＬＬを描画開始してからの時間を累積的にカウントしたパルス数であり、各微小区間ＡＤｊにおいて設定された走査速度に対するカウントパルス数（以下、基準カウントパルス数という）が２００である場合、トリガ位置データは、微小区間ＡＤ１、ＡＤ２、ＡＤ３・・の順に、それぞれ２００、４００、６００・・・と規定される。
【００３７】
描画を開始するためレーザビームが走査ラインＬＬの描画開始位置に照射されると、トリガ位置データ選択部９２では、最初の微小区間ＡＤ１に対応したトリガ位置データ、すなわちカウントパルス数が選択され、時間間隔測定部９４、内部位置比較部９５へ送信される。内部位置比較部９５には、基準クロックパルス信号が入力され、描画開始と同時にパルス数がカウントされる。そして、送られてきたカウントパルス数と現在までカウントされたパルス数とが比較される。カウントされたパルス数がカウントパルス数と一致すると判断された場合、パルス数一致を示すトリガ信号がトリガ位置データ選択部９２へ送られる。トリガ位置データ選択部９２は、トリガ信号に基づいて次の微小区間ＡＤ２に応じたカウントパルス数を第１メモリ９３から読み出し、時間間隔測定部９４、内部位置比較部９５へ送信する。そして、内部位置比較部９５は、順次送られてくるカウントパルス数と内部でカウントされるパルス数とが一致する度にトリガ信号を出力し、そのトリガ信号に基づいて次のカウントパルス数が内部位置比較部９５および時間間隔測定部９４へ入力される。
【００３８】
上述したように、ラインセンサ２２では、基準スケール２４を周期的に通過するレーザビームが照射されることにより、図８に示すようなスケール信号が順次出力され、誤差測定部９１へ入力される。誤差測定部９１では、入力されるスケール信号の１周期の時間Ｔｉ、すなわち、走査対象である微小区間ＡＤｊに対してビーム走査に掛かる時間間隔が、基準クロックパルス信号のパルス数をカウントすることによって計測される。そして、トリガ位置データ選択部９２において規定された基準カウントパルス数に基づき、走査時間誤差が測定される。
【００３９】
走査時間誤差は、実際のビーム走査において計測された微小区間ＡＤｊに対する走査時間間隔とあらかじめ設定された基準走査時間間隔との差であり、基準クロックパルス信号のパルス数によって表される。例えば、各微小区間ＡＤｊをビームが通過する時間が１μｓである場合、基準カウントパルス数（＝２００）との差が、走査時間誤差として求められる。ビーム走査速度が設定された基準走査速度より速い場合、走査時間誤差は負の値として求められ、基準走査速度より遅い場合には走査時間誤差は正の値として求められる。検出された走査時間誤差は、時間間隔測定部９４へ送られる。
【００４０】
時間間隔測定部９４では、前回送られてきたカウントパルス数と、今回送られてきたカウントパルス数との差である差分カウントパルス数が算出される。そして、誤差測定部９１から送られてくる時間誤差が加算され、差分カウントパルス数が補正される。補正されたカウントパルス数（以下では、補正カウントパルス数という）は、パルスデータ選択部９６へ送られる。
【００４１】
第２メモリ９７には、走査時間誤差のない（走査時間誤差の値が０である）場合に対応するパルスデータ一式とともに、走査時間誤差に従って求められる補正カウントパルス数に対応した一連のパルスデータ一式があらかじめ記憶されている（図９参照）。各パルスデータ一式は、０と１からなるデータパターンが周期的に並ぶようにデータ配列されており、光変調ユニット２８をＯＮ／ＯＦＦ切換するタイミングを規定する。また、各パルスデータ一式では、対応する微小区間ＡＤｊに対し計測される走査時間間隔（ビーム走査速度）に応じたデータ配列がなされている。そして、パルスデータ選択部９６では、一連のパルスデータ一式の中から、求められた補正カウントパルス数に対応するパルスデータ一式が順次選択され、第２メモリ９７から読み出される。
【００４２】
例えば、基準カウントパルス数Ｋが２００である場合、カウントされるパルス数が・・・１９７、１９８、１９９、２００、２０１、２０２、２０３、・・・それぞれに対応した一連のパルスデータ一式が用意される（ここでは、２００±１２７用意される）。例えば、微小区間ＡＤ１において求められた補正パルスカウント数が１９９ある場合、パルスカウント数１９９に対応するパルスデータ一式ＰＤｋが選択される。パルスデータ一式ＰＤｋは、１９９個の０と１からなるデータを有し、対応するビーム速度に従って０と１のデータパターンが周期的に繰り返される。また、微小区間ＡＤ２、ＡＤ３において測定されるパルスカウント数が２００、２０１である場合、カウント数２００、２０１に対応するパルスデータＰＤｋ＋１、ＰＤｋ＋２が選択される。
【００４３】
パルスデータ選択部９６において選択されたパルスデータ一式は、制御パルス信号生成部９８に送られる。そして、送られてきたパルスデータ一式に基づき、描画用のパルス信号を同期制御する制御パルス信号が生成される（図１０参照）。このとき、制御パルス信号の生成は、基準クロックパルス信号に基づいて行われる。制御パルス信号は順次送られてくるパルスデータ一式ごとに生成され、１つの微小区間ＡＤｊに応じたパルス制御信号の生成が終了すると、パルスデータ一式のデータ転送可能であることを示すリセット信号がパルスデータ選択部９６へ送信される。そして、パルスデータ選択部９６は、リセット信号を受信すると、次に選択されたパルスデータ一式をパルス信号生成部９８へ送る。
【００４４】
生成される制御パルス信号の周波数は、時間間隔測定部９４において測定される時間間隔、すなわちビーム走査速度に対応している。例えば、カウントパルス数が１９９であることからビーム走査速度が基準速度より速い微小区間ＡＤ１のパルスデータ一式ＰＤｋ（図９参照）に従って生成された制御パルス信号の周波数は、カウントパルス数が２０１であることからビーム走査速度が基準速度より遅い微小区間ＡＤ３のパルスデータ一式ＰＤ３に従って生成された制御パルス信号の周波数より高い。
【００４５】
パルス信号生成部９８から出力された一連の制御パルス信号は、ＡＯＭ制御部９９に送られる。回路パターンに応じたラスタデータは、第３メモリ１００からＡＯＭ制御部９９へ送られ、ＡＯＭ制御部９９から出力される。このとき、出力されるラスタデータは制御パルス信号に同期化され、ラスタデータが描画パルス信号としてＡＯＭ駆動部８５に送られる。ＡＯＭ駆動部８５では、描画パルス信号に基づいて駆動信号が光変調ユニット２８へ出力される。その結果、描画用のレーザビームが所定のタイミングでＯＮ／ＯＦＦ変調される。
【００４６】
ところで、生成される制御パルス信号は、今現在レーザビームが走査している微小区間に使用されるのではなく、次の微小区間に対して使用される。例えば、微小区間ＡＤ１に従って選択されたパルスデータ一式ＰＤｋに基づき生成された制御パルス信号ＰＦ１は、次の微小区間ＡＤ２に対する光変調ユニット２８のＯＮ／ＯＦＦ制御に用いられる。同様に、微小区間ＡＤ２に従って選択されたパルスデータ一式ＰＤｋ＋１に基づき生成された一連の制御パルス信号ＰＦ２は、次の微小区間ＡＤ３に対する光変調ユニット２８のＯＮ／ＯＦＦ制御に用いられる。しかしながら、レーザビームの走査速度は急激に変化することなく、隣接する微小区間でのビーム走査速度はほぼ一定とみなせる。特に、微小区間ＡＤｊの距離がマイクロメータのオーダである場合、隣接するビーム走査速度は実質的に同じとみなせる。したがって、直前の微小区間に基づいて生成された制御パルス信号によりその次の微小区間をビーム走査しても、ビーム走査速度の特性に適応したＯＮ／ＯＦＦ制御が行われる。
【００４７】
以上のように本実施形態によれば、走査ラインＬＬに対して一連の微小区間があらかじめ設定されており、各微小区間ＡＤｊに掛かる走査時間間隔が設定される。そして、あらかじめ設定された基準走査時間間隔に対する走査時間誤差が誤差測定部９１において算出され、基準走査時間間隔（基準カウントパルス数Ｋ）は、時間間隔測定部９４において走査時間誤差に基づいて補正される。パルスデータ選択部９６では、一連のパルスデータ一式の中から、補正された走査時間間隔に対応したパルスデータ一式が選択される。そして、制御パルス信号生成部９８では、選択されたパルスデータ一式に基づいて、同期用の制御パルス信号が生成される。ＡＯＭ制御部９９では、制御パルス信号に同期させながら描画パルス信号が生成され、光変調ユニット２８が描画パルス信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ駆動される。
【００４８】
ＰＬＬ回路などの周波数逓倍回路を用いずに同期用の制御パルス信号を生成することができるため、ビーム走査速度に迅速に対応して描画することができる。また、あらかじめ複数のパルスデータ一式が第２メモリ９７に記憶させるため、微小区間ＡＤｊの距離を所望する値に設定することが可能となる。また、微小区間それぞれに適したパルスデータを適用することができる。
【００４９】
基準スケール２４を配置してモニタビームを走査させる代わりに、ポリゴンミラー３６の回転位置をエンコーダによって検出し、ビームの走査位置を検出してもよい。また、回路パターンを形成する描画装置だけでなく、レーザプリンタや複写機などの画像形成装置に適用してもよい。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ビームの走査速度特性に従って迅速かつ効率よくパターンを正確に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態であるパターン描画装置の概略的斜視図である。
【図２】パターン描画装置の概略的なブロック図である。
【図３】プリント基板に設定される微小区間と基準スケールとを示した図である。
【図４】ビーム速度の変化を示した図である。
【図５】ポリゴンミラーの各反射面における走査速度を示した図である。
【図６】描画パルス信号出力部のブロック図である。
【図７】第１メモリに記憶される基準カウントパルス数を示した図である。
【図８】スケール信号を示した図である。
【図９】一連のパルスデータ一式を示した図である。
【図１０】制御パルス信号を示した図である。
【符号の説明】
１８ 描画テーブル
２０ プリント基板（被描画体）
２２ ラインセンサ
２４ 基準スケール
２５ レーザ発振器（光源）
２８ 光変調ユニット
３６ ポリゴンミラー
８３ 描画制御部
８４ 描画パルス信号出力部
８５ ＡＯＭ駆動部
９２ トリガ位置データ選択部
９４ 時間間隔測定部
９６ パルスデータ選択部
９８ 制御パルス信号生成部
９９ ＡＯＭ制御部
【発明の属する技術分野】
本発明は、原版となるフォトマスク（レクチル）やプリント基板、印刷用紙などの被描画体に対し、回路や画像などのパターンを形成する描画装置に関する。特に、パターンに従ってビームを変調するための制御パルス信号に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シリコンウェハ、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＰＷＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｗｉｒｉｎｇ Ｂｏａｒｄ）などフォトマスクの表面にフォトリソグラフィによって回路パターンを形成する描画装置や、記録用紙にレーザビームを走査させて画像をハードコピーする描画装置（画像記録装置）が知られている。このような描画装置では、電子ビームやレーザビームが、回転ポリゴンミラー、ｆ−θレンズといった露光用光学系を介して被描画体を走査するとともに、音響光学変調素子（ＡＯＭ）等によってビームを変調させる。
【０００３】
一般に、露光用光学系のｆ−θレンズ、ポリゴンミラーの特性によって、ビームの走査速度が一定とならずに速度ムラが生じることが知られている。この場合、ビーム走査速度の変化に合わせて、ビームを変調するためのクロック周波数を修正する方法が知られている。例えば、走査ラインを一定距離間隔ごとに分割し、その一定距離間隔をビーム走査するのにかかる時間間隔をあらかじめ計測する。そして、その計測した値に従い、ビーム変調用のパルスデータを生成するクロック周波数を走査ラインに沿って変化させる（特許文献１参照）。このクロック周波数は、ドットサイズを小さくする、すなわち画素密度をより大きくするため、ＰＬＬ回路によって逓倍される。逓倍された周波数に従い、ビームがＯＮ／ＯＦＦ変調される。
【０００４】
【特許文献１】
特許第２５４９０１１号公報（図２、図４、図５）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ポリゴンミラーの回転精度や反射面の面精度に起因する速度ムラの特性は、多面体を形成する反射面それぞれに応じて異なる。したがって、上記方法のように、あらかじめビームの走査速度を実測し、ビームの走査速度特性に合わせてビームのＯＮ／ＯＦＦ制御を実行しても、実際の描画時において生じる速度ムラを解消することができない。
【０００６】
そこで本発明では、ビームの走査速度特性に従って迅速かつ効率よくパターンを正確に形成することができるパターン描画装置、パターン形成用制御パルス信号生成装置、パターン形成用制御パルス信号生成方法を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のパターン描画装置は、電子回路やイメージなどのパターンを形成するための描画装置であり、ビームを放射する光源と、ビームを被描画体に対して走査させる走査手段と、ビームを変調する変調手段とを備える。例えば、ポリゴンミラーの回転によってビームを走査させ、ＡＯＭなどの音響光学変調素子によってビームを変調する。そして、ビーム変調するための描画パルス信号を生成するため、パターン描画装置は、走査時間設定手段と、誤差量検出手段と、補正手段と、パルスデータ選択手段と、制御パルス信号生成手段と、描画パルス信号生成手段とを備える。
【０００８】
走査時間設定手段は、走査ラインを一定間隔で分割することにより規定される一連の微小区間各々に対し、ビームの走査時間間隔を設定する。例えば、描画用のビームと平走するモニタビームを、複数のスリットが一定間隔で形成される基準スケール上を走査させてビームの走査位置を検出する場合、スリット間隔に従って微小区間を設定すればよい。誤差量検出手段は、ビーム走査に従って、各微小区間におけるビーム走査速度に従った走査時間誤差量を順次検出する。走査時間誤差量は、各微小区間を走査するのに掛かる時間としてあらかじめ設定された基準走査時間間隔と実際に計測された走査時間間隔との差を示す。実際の描画時における走査時間誤差量の計測に関しては、上記基準スケールを用いてもよいが、ポリゴンミラーの回転をエンコーダにより検出することによって検出してもよい。補正手段は、検出される走査時間誤差量に基づいて、設定された走査時間間隔を順次補正する。例えば、ビーム走査速度が所定の微小区間において基準走査速度より遅い場合、走査時間間隔が増加するように補正される。
【０００９】
ポリゴンミラーの特性等に起因してビームの走査速度が走査位置に応じて変化する場合、検出される時間間隔はその走査速度に従って変化する。本発明では、検出される時間間隔の値に応じてそれぞれ異なるパターン形成用の一連のパルスデータ一式があらかじめ用意されており、例えば、設定したビーム走査速度に対応する時間間隔を基準とし、その基準の時間間隔に対応するパルスデータを用意するとともに、それと所定の差をもつ複数の時間間隔にも対応するパルスデータを用意する。ビーム走査に従って順次時間間隔が検出されると、パルスデータ選択手段は、一連のパルスデータ一式の中から、順次補正される走査時間間隔に応じたパルスデータ一式を順次選択する。そして、制御パルス信号生成手段は、選択されたパルスデータ一式に従って、パターン形成用の制御パルス信号を順次生成する。ここで、制御パルス信号は、パターンに応じたラスタデータを同期制御するための信号であり、ビームをＯＮ／ＯＦＦ変調するタイミングが調整される。描画パルス信号生成手段は、制御パルス信号に基づき、描画パルス信号を順次生成する。変調手段は、順次求められる描画パルス信号に同期してビームを変調する。
【００１０】
このように、ビーム走査に合わせてそのビームの走査位置を検出しながらリアルタイムでその位置での走査速度の特性に適したパルスデータ一式が微小区間ごとに選択、決定される。そのため、あらかじめ補正することができないビーム走査速度の特性にも対応することが可能であり、精度よく微小区間それぞれに応じてパターンを形成することができる。また、ＰＬＬ回路のように周波数を逓倍することなく制御パルス信号が生成されるため、ビーム走査速度に変化にも瞬時に対応してその速度に適した周波数をもつ制御パルス信号で描画できる。
【００１１】
なお、実際に計測された時間間隔に応じて選択されたパルスデータは、その計測された微小区間ではなく、次に走査される隣接する微小区間に使用される。しかしながら、ビームの走査速度は、走査ライン全体から見ればゆるやかに変化する。また、微小区間を可能な限り短くすれば、隣接する微小区間において走査速度はほぼ同じとみなせる。したがって、生成される制御パルス信号は、ビーム走査させる微小区間に適したパルス信号となっている。
【００１２】
本発明のパターン形成用制御パルス信号生成装置は、走査ラインを一定間隔で分割することにより規定される一連の微小区間各々に対し、ビームの走査時間間隔を設定する走査時間設定手段と、ビーム走査に従って、各微小区間におけるビーム走査速度に従った走査時間誤差量を順次検出する誤差量検出手段と、検出される走査時間誤差量に基づいて、設定された走査時間間隔を順次補正する補正手段と、走査時間間隔の値に応じてデータ配列周波数の異なる一連のパルスデータ一式から、必要に応じて補正された走査時間間隔に応じたパルスデータ一式を選択するパルスデータ選択手段と、順次選択されたパルスデータ一式に基づいて、描画データの出力を同期制御する制御パルス信号を順次生成する制御パルス信号生成手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
本発明のパターン形成用制御パルス信号生成方法は、走査ラインを一定間隔で分割することにより規定される一連の微小区間各々に対し、ビームの走査時間間隔を設定し、ビーム走査に従って、各微小区間におけるビーム走査速度に従った走査時間誤差量を順次検出し、検出される走査時間誤差量に基づいて、設定された走査時間間隔を順次補正し、走査時間間隔の値に応じてデータ配列周波数の異なる一連のパルスデータ一式から、必要に応じて補正された走査時間間隔に応じたパルスデータ一式を選択し、順次選択されたパルスデータ一式に基づいて、描画データの出力を同期制御する制御パルス信号を順次生成することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下では、図面を参照して、本発明の実施形態であるパターン描画装置について説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態であるパターン描画装置の概略的斜視図である。パターン描画装置は、レーザビームを走査させることによって、プリント基板上に回路パターンを直接形成する装置である。
【００１６】
レーザ描画装置は、基台１０、固定テーブル２９より構成されており、基台１０上には固定テーブル２９とともに描画テーブル１８が配置される。固定テーブル２９には、レーザ発振器２５や、レーザ発振器２５からのレーザビームを描画テーブル１８へ導く様々な描画用（露光用）光学系が設置されている。
【００１７】
基台１０の上面には一対の平行なレール１２が設置されており、描画テーブル１８はサーボモータなどのテーブル駆動機構１３により、レール１２の方向に沿って移動可能である。描画テーブル１８上には、フォトレジスト層を形成したプリント基板２０が必要に応じて設置され、レーザビームによって走査される。なお、以下では、描画テーブル１８の移動方向と垂直な主走査方向をＹ方向、描画テーブル１８の移動方向と平行な副走査方向をＸ方向と規定する。
【００１８】
レーザ発振器２５から発振されたレーザビームＬＢは、ビームベンダ２６によって偏向させられ、光変調ユニット２８へ導かれる。音響光学変調素子（ＡＯＭ）によって構成される光変調ユニット２８は、ＯＮ／ＯＦＦ切換によってレーザビームＬＢを変調する。光変調ユニット２８を経由したレーザビームＬＢは、ビームベンダ３０、レンズ３２、ビームベンダ３４を介してポリゴンミラー３６へ導かれる。
【００１９】
多角柱状のポリゴンミラー３６では、８つの反射面により８面体が形成されており、レーザビームＬＢは反射面によって偏向され、ｆ−θレンズ３８へ導かれる。このとき、ポリゴンミラー３６は、レーザビームＬＢを主走査方向（Ｙ方向）に沿うように偏向する。ｆ−θレンズ３８を経由したレーザビームＬＢは、ターニングミラー４０、コンデンサレンズ４２を介して描画テーブル１８へ導かれ、その結果、レーザビームＬＢがプリント基板２０上に照射される。
【００２０】
レーザビームＬＢが連続的に放出されている間、ポリゴンミラー３６は一定速度で回転し、光変調ユニット２８は所定のタイミングでＯＮ／ＯＦＦ状態に切り替えられる。その結果、レーザビームＬＢが主走査方向（Ｙ方向）に沿ってプリント基板２０を走査すると、プリント基板２０上に所定の回路パターンＬＰが形成される。描画テーブル１８は副走査方向（Ｘ方向）に沿って一定速度で移動しており、レーザビームＬＢは、ポリゴンミラー３６の回転に伴ってプリント基板２０を主走査方向（Ｙ方向）に沿って順次走査する。このような露光動作を繰り返すことにより、回路パターンがプリント基板全体に形成される。
【００２１】
レーザビームＬＢの位置検出のため、ビームスプリッタ（図示せず）、基準スケール（ここでは図示せず）およびフォトセンサであるラインセンサ（ここでは図示せず）が設けられており、モニタ用レーザビームの位置情報に基づいて回路パターンが形成される。すなわち、レーザ発振器２５から放出されたレーザビームＬＢは、ビームベンダ２６と光変調ユニット２８との間に設けられたビームスプリッタによって描画用のレーザビームと位置検出用のレーザビーム（以下ではモニタビームという）とに分割され、２本のレーザビームは互いに平走する状態でポリゴンミラー３６へ導かれる。そして、モニタビームは、ターニングミラー４０とコンデンサレンズ４２との間に設けられたミラー（図示せず）により、等間隔でスリットが並ぶ基準スケールへ導かれる。描画用のレーザビームと同期しながら基準スケール上を走査するモニタビームの位置を検出することにより、描画用のレーザビームの位置が検出される。その位置情報に基づき、描画用レーザビームが光変調ユニット２８によりＯＮ／ＯＦＦ変調される。
【００２２】
図２は、パターン描画装置の概略的なブロック図である。
【００２３】
本体制御部８０はレーザ描画装置全体を制御する装置であり、本体制御部８０内には描画制御部８３が設けられている。描画制御部８３は、テーブル駆動部１３、ＡＯＭ駆動部８５、ポリゴンミラー駆動部８７へ制御信号を送る。ポリゴンミラー駆動部８７はポリゴンミラー３６を一定の回転速度で回転させ、テーブル駆動部１３は描画テーブル１８を一定速度で副走査方向（Ｘ方向）に沿って移動させる。
【００２４】
基準スケール２４の背面には、基準スケール２４と平行に沿ってラインセンサ２２が配置されており、モニタビームが基準スケール２４を通過してラインセンサ２２を周期的に照射することにより、モニタビームの位置を表す位置検出信号が本体制御部８０へ送られる。描画制御部８３では、描画用レーザビームの１ライン分の主走査方向（Ｙ方向）への走査と副走査方向（Ｘ方向）への描画テーブル１８の移動のタイミングを合わせるように、モニタビームの位置検出信号に基づいて駆動信号がテーブル駆動部１３へ送られる。また、描画制御部８３は、後述する描画パルス信号出力部８４を備えており、光変調ユニット２８をＯＮ／ＯＦＦする描画パルス信号がモニタビームの位置検出信号に基づいて光変調ユニット２８へ送られる。
【００２５】
図３は、プリント基板２０に設定される微小区間と基準スケール２４とを示した図である。
【００２６】
図３に示すように、本実施形態では、主走査方向（Ｙ方向）に沿った各主走査ラインＬＬが複数の微小区間ＡＤに分割設定されている。この微小区間ＡＤは、基準スケール２４において誤差なく等間隔で形成されるスリットＳＬの幅Ｓ１とモニタビームを遮蔽する幅Ｓ２との和に相当する。スリット間隔を誤差なく形成するため、微小区間ＡＤは、プリント基板２０上に形成されるパターンのドットサイズより長い。スリット幅Ｓ１とビームを遮蔽する幅Ｓ２とは等しいことから、微小区間ＡＤはスリットＳＬのピッチＳＫに対応する。例えば、微小区間ＡＤの長さは、１００μｍに規定されている。
【００２７】
モニタビームＭＢが基準スケール２４上を走査すると、基準スケール２４に対するモニタビームＭＢの通過、遮光が繰り返される。そして、このビームの通過、遮光の繰り返しによって、一連のパルス信号（以下では、スケール信号という）がラインセンサ２２から描画制御部８３へ送られる。このスケール信号に基づいて、モニタビームＭＢと同期している描画用のレーザビームの走査位置、さらにはビーム走査の速度特性が検出される。
【００２８】
図４は、ビーム速度の変化を示した図である。図５は、ポリゴンミラー３６の各反射面における走査速度を示した図である。
【００２９】
レーザビームＬＢの主走査方向（Ｙ方向）に沿った走査速度は、ポリゴンミラー３６の回転精度、表面精度に起因して一定とならない。図４では、走査開始点を基準点としてレーザビームの位置（高さ）を主走査方向（Ｙ方向）に沿って測定した場合のビームスポット位置が時系列的に表されている。ビーム走査速度が一定でないため、ビームスポット位置の軌跡は、速度が一定である場合の軌跡である直線Ｖ１ではなく、実線で示した曲線Ｖで表される。なお、ここでは、ｆ−θレンズに起因する走査速度の変動はないものとみなす。
【００３０】
したがって、各微小区間ＡＤをレーザビームが走査するのに掛かる時間は、ポリゴンミラー３６の状態に従って変化する。最初に走査される微小区間を基準として各微小区間をＡＤｊ（ｊ＝１、２、・・・）と表すと、微小区間ＡＤ１において計測される時間間隔Ｔ１は、設定された走査速度に従って定められる基準時間間隔Ｔ０１と一致せず、時間誤差ΔＴ１が生じる。各微小区間において、走査速度が設定走査速度より早いと走査に掛かる時間間隔が短くなり、逆に走査速度が設定走査速度より遅いと時間間隔が長くなる。
【００３１】
上述したように、ポリゴンミラー３６は一定速度で回転しており、各反射面は周期的にレーザビームＬＢを偏向する。しかしながら、ポリゴンミラー３６の反射面に関しては、凹凸などの精度が反射面ごとに異なり、また、ポリゴンミラー３６を駆動させるモータの特性によって回転速度ムラが生じる。そのため、走査ラインＬＬ上を走査させた時の走査速度の軌跡は一定せず、反射面ごとに走査速度の変動特性が異なる。図５では、８面体を形成する８つの反射面の中で２つの反射面に応じた走査速度Ｖｉ，Ｖｉ＋１が例示されている。
【００３２】
そこで本実施形態では、モニタビームＭＢの位置から検出される走査速度の変動に従って、パターン形成用の描画パルス信号が生成される。
【００３３】
図６は、描画パルス信号出力部８４のブロック図である。
【００３４】
描画パルス信号出力部８４は、誤差測定部９１、トリガ位置データ選択部９２、時間間隔測定部９４、内部位置比較部９５、パルスデータ選択部９６、制御パルス信号生成部９８、ＡＯＭ制御部９９とを備える。ラインセンサ２２から送られてくるスケール信号は誤差測定部９１に入力され、制御パルス信号生成部９８はラスタデータが入力されるＡＯＭ制御部９９と接続されている。
【００３５】
本実施形態では、レーザビームＬＢが各主走査ラインを走査開始してからの時間をカウントすることにより、各微小区間の描画開始のタイミングを計る。このビーム走査開始からの時間は、基準クロックパルス信号のパルス数をカウントすることによって計測される。基準クロックパルス信号の周波数は、各微小区間ＡＤｊのビーム走査に掛かる時間を十分なパルス数によってカウントできるように定められる。例えば、ビームの走査速度が一定のときに各微小区間ＡＤｊに対するビーム走査時間が１μｓ（１×１０−６ｓ）である場合、２００ＭＨｚの周波数をもつ基準クロックパルス信号によってビームの走査位置が確認される。この場合、各微小区間ＡＤｊをビーム走査するのに掛かる時間は、２００パルスカウントすることにより計測される。
【００３６】
第１メモリ９３には、各微小区間ＡＤｊに対する描画開始タイミングを示すカウントパルス数が、トリガ位置データとして格納されている（図７参照）。カウントパルス数は、走査ラインＬＬを描画開始してからの時間を累積的にカウントしたパルス数であり、各微小区間ＡＤｊにおいて設定された走査速度に対するカウントパルス数（以下、基準カウントパルス数という）が２００である場合、トリガ位置データは、微小区間ＡＤ１、ＡＤ２、ＡＤ３・・の順に、それぞれ２００、４００、６００・・・と規定される。
【００３７】
描画を開始するためレーザビームが走査ラインＬＬの描画開始位置に照射されると、トリガ位置データ選択部９２では、最初の微小区間ＡＤ１に対応したトリガ位置データ、すなわちカウントパルス数が選択され、時間間隔測定部９４、内部位置比較部９５へ送信される。内部位置比較部９５には、基準クロックパルス信号が入力され、描画開始と同時にパルス数がカウントされる。そして、送られてきたカウントパルス数と現在までカウントされたパルス数とが比較される。カウントされたパルス数がカウントパルス数と一致すると判断された場合、パルス数一致を示すトリガ信号がトリガ位置データ選択部９２へ送られる。トリガ位置データ選択部９２は、トリガ信号に基づいて次の微小区間ＡＤ２に応じたカウントパルス数を第１メモリ９３から読み出し、時間間隔測定部９４、内部位置比較部９５へ送信する。そして、内部位置比較部９５は、順次送られてくるカウントパルス数と内部でカウントされるパルス数とが一致する度にトリガ信号を出力し、そのトリガ信号に基づいて次のカウントパルス数が内部位置比較部９５および時間間隔測定部９４へ入力される。
【００３８】
上述したように、ラインセンサ２２では、基準スケール２４を周期的に通過するレーザビームが照射されることにより、図８に示すようなスケール信号が順次出力され、誤差測定部９１へ入力される。誤差測定部９１では、入力されるスケール信号の１周期の時間Ｔｉ、すなわち、走査対象である微小区間ＡＤｊに対してビーム走査に掛かる時間間隔が、基準クロックパルス信号のパルス数をカウントすることによって計測される。そして、トリガ位置データ選択部９２において規定された基準カウントパルス数に基づき、走査時間誤差が測定される。
【００３９】
走査時間誤差は、実際のビーム走査において計測された微小区間ＡＤｊに対する走査時間間隔とあらかじめ設定された基準走査時間間隔との差であり、基準クロックパルス信号のパルス数によって表される。例えば、各微小区間ＡＤｊをビームが通過する時間が１μｓである場合、基準カウントパルス数（＝２００）との差が、走査時間誤差として求められる。ビーム走査速度が設定された基準走査速度より速い場合、走査時間誤差は負の値として求められ、基準走査速度より遅い場合には走査時間誤差は正の値として求められる。検出された走査時間誤差は、時間間隔測定部９４へ送られる。
【００４０】
時間間隔測定部９４では、前回送られてきたカウントパルス数と、今回送られてきたカウントパルス数との差である差分カウントパルス数が算出される。そして、誤差測定部９１から送られてくる時間誤差が加算され、差分カウントパルス数が補正される。補正されたカウントパルス数（以下では、補正カウントパルス数という）は、パルスデータ選択部９６へ送られる。
【００４１】
第２メモリ９７には、走査時間誤差のない（走査時間誤差の値が０である）場合に対応するパルスデータ一式とともに、走査時間誤差に従って求められる補正カウントパルス数に対応した一連のパルスデータ一式があらかじめ記憶されている（図９参照）。各パルスデータ一式は、０と１からなるデータパターンが周期的に並ぶようにデータ配列されており、光変調ユニット２８をＯＮ／ＯＦＦ切換するタイミングを規定する。また、各パルスデータ一式では、対応する微小区間ＡＤｊに対し計測される走査時間間隔（ビーム走査速度）に応じたデータ配列がなされている。そして、パルスデータ選択部９６では、一連のパルスデータ一式の中から、求められた補正カウントパルス数に対応するパルスデータ一式が順次選択され、第２メモリ９７から読み出される。
【００４２】
例えば、基準カウントパルス数Ｋが２００である場合、カウントされるパルス数が・・・１９７、１９８、１９９、２００、２０１、２０２、２０３、・・・それぞれに対応した一連のパルスデータ一式が用意される（ここでは、２００±１２７用意される）。例えば、微小区間ＡＤ１において求められた補正パルスカウント数が１９９ある場合、パルスカウント数１９９に対応するパルスデータ一式ＰＤｋが選択される。パルスデータ一式ＰＤｋは、１９９個の０と１からなるデータを有し、対応するビーム速度に従って０と１のデータパターンが周期的に繰り返される。また、微小区間ＡＤ２、ＡＤ３において測定されるパルスカウント数が２００、２０１である場合、カウント数２００、２０１に対応するパルスデータＰＤｋ＋１、ＰＤｋ＋２が選択される。
【００４３】
パルスデータ選択部９６において選択されたパルスデータ一式は、制御パルス信号生成部９８に送られる。そして、送られてきたパルスデータ一式に基づき、描画用のパルス信号を同期制御する制御パルス信号が生成される（図１０参照）。このとき、制御パルス信号の生成は、基準クロックパルス信号に基づいて行われる。制御パルス信号は順次送られてくるパルスデータ一式ごとに生成され、１つの微小区間ＡＤｊに応じたパルス制御信号の生成が終了すると、パルスデータ一式のデータ転送可能であることを示すリセット信号がパルスデータ選択部９６へ送信される。そして、パルスデータ選択部９６は、リセット信号を受信すると、次に選択されたパルスデータ一式をパルス信号生成部９８へ送る。
【００４４】
生成される制御パルス信号の周波数は、時間間隔測定部９４において測定される時間間隔、すなわちビーム走査速度に対応している。例えば、カウントパルス数が１９９であることからビーム走査速度が基準速度より速い微小区間ＡＤ１のパルスデータ一式ＰＤｋ（図９参照）に従って生成された制御パルス信号の周波数は、カウントパルス数が２０１であることからビーム走査速度が基準速度より遅い微小区間ＡＤ３のパルスデータ一式ＰＤ３に従って生成された制御パルス信号の周波数より高い。
【００４５】
パルス信号生成部９８から出力された一連の制御パルス信号は、ＡＯＭ制御部９９に送られる。回路パターンに応じたラスタデータは、第３メモリ１００からＡＯＭ制御部９９へ送られ、ＡＯＭ制御部９９から出力される。このとき、出力されるラスタデータは制御パルス信号に同期化され、ラスタデータが描画パルス信号としてＡＯＭ駆動部８５に送られる。ＡＯＭ駆動部８５では、描画パルス信号に基づいて駆動信号が光変調ユニット２８へ出力される。その結果、描画用のレーザビームが所定のタイミングでＯＮ／ＯＦＦ変調される。
【００４６】
ところで、生成される制御パルス信号は、今現在レーザビームが走査している微小区間に使用されるのではなく、次の微小区間に対して使用される。例えば、微小区間ＡＤ１に従って選択されたパルスデータ一式ＰＤｋに基づき生成された制御パルス信号ＰＦ１は、次の微小区間ＡＤ２に対する光変調ユニット２８のＯＮ／ＯＦＦ制御に用いられる。同様に、微小区間ＡＤ２に従って選択されたパルスデータ一式ＰＤｋ＋１に基づき生成された一連の制御パルス信号ＰＦ２は、次の微小区間ＡＤ３に対する光変調ユニット２８のＯＮ／ＯＦＦ制御に用いられる。しかしながら、レーザビームの走査速度は急激に変化することなく、隣接する微小区間でのビーム走査速度はほぼ一定とみなせる。特に、微小区間ＡＤｊの距離がマイクロメータのオーダである場合、隣接するビーム走査速度は実質的に同じとみなせる。したがって、直前の微小区間に基づいて生成された制御パルス信号によりその次の微小区間をビーム走査しても、ビーム走査速度の特性に適応したＯＮ／ＯＦＦ制御が行われる。
【００４７】
以上のように本実施形態によれば、走査ラインＬＬに対して一連の微小区間があらかじめ設定されており、各微小区間ＡＤｊに掛かる走査時間間隔が設定される。そして、あらかじめ設定された基準走査時間間隔に対する走査時間誤差が誤差測定部９１において算出され、基準走査時間間隔（基準カウントパルス数Ｋ）は、時間間隔測定部９４において走査時間誤差に基づいて補正される。パルスデータ選択部９６では、一連のパルスデータ一式の中から、補正された走査時間間隔に対応したパルスデータ一式が選択される。そして、制御パルス信号生成部９８では、選択されたパルスデータ一式に基づいて、同期用の制御パルス信号が生成される。ＡＯＭ制御部９９では、制御パルス信号に同期させながら描画パルス信号が生成され、光変調ユニット２８が描画パルス信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ駆動される。
【００４８】
ＰＬＬ回路などの周波数逓倍回路を用いずに同期用の制御パルス信号を生成することができるため、ビーム走査速度に迅速に対応して描画することができる。また、あらかじめ複数のパルスデータ一式が第２メモリ９７に記憶させるため、微小区間ＡＤｊの距離を所望する値に設定することが可能となる。また、微小区間それぞれに適したパルスデータを適用することができる。
【００４９】
基準スケール２４を配置してモニタビームを走査させる代わりに、ポリゴンミラー３６の回転位置をエンコーダによって検出し、ビームの走査位置を検出してもよい。また、回路パターンを形成する描画装置だけでなく、レーザプリンタや複写機などの画像形成装置に適用してもよい。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ビームの走査速度特性に従って迅速かつ効率よくパターンを正確に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態であるパターン描画装置の概略的斜視図である。
【図２】パターン描画装置の概略的なブロック図である。
【図３】プリント基板に設定される微小区間と基準スケールとを示した図である。
【図４】ビーム速度の変化を示した図である。
【図５】ポリゴンミラーの各反射面における走査速度を示した図である。
【図６】描画パルス信号出力部のブロック図である。
【図７】第１メモリに記憶される基準カウントパルス数を示した図である。
【図８】スケール信号を示した図である。
【図９】一連のパルスデータ一式を示した図である。
【図１０】制御パルス信号を示した図である。
【符号の説明】
１８ 描画テーブル
２０ プリント基板（被描画体）
２２ ラインセンサ
２４ 基準スケール
２５ レーザ発振器（光源）
２８ 光変調ユニット
３６ ポリゴンミラー
８３ 描画制御部
８４ 描画パルス信号出力部
８５ ＡＯＭ駆動部
９２ トリガ位置データ選択部
９４ 時間間隔測定部
９６ パルスデータ選択部
９８ 制御パルス信号生成部
９９ ＡＯＭ制御部
Claims (5)
- パターン形成のためビームを放射する光源と、
ビームを被描画体に対して走査させる走査手段と、
走査ラインを一定間隔で分割することにより規定される一連の微小区間各々に対し、ビームの走査時間間隔を設定する走査時間設定手段と、
ビーム走査に従って、各微小区間におけるビーム走査速度に従った走査時間誤差量を順次検出する誤差量検出手段と、
検出される走査時間誤差量に基づいて、設定された走査時間間隔を順次補正する補正手段と、
走査時間間隔の値に応じてデータ配列周波数の異なる一連のパルスデータ一式から、必要に応じて補正された前記走査時間間隔に応じたパルスデータ一式を選択するパルスデータ選択手段と、
順次選択されたパルスデータ一式に基づいて、描画データの出力を同期制御する制御パルス信号を順次生成する制御パルス信号生成手段と
前記制御パルス信号に基づき、描画パルス信号を順次生成する描画パルス信号生成手段と、
前記描画パルス信号に基づいて、ビームを変調する変調手段と
を備えたことを特徴とするパターン描画装置。 - 前記誤差量検出手段が、１ドットサイズに対応する周波数よりも高い基準クロック周波数によって前記走査時間誤差量を検出することを特徴とするパターン描画装置。
- 前記一連のパルスデータ一式が、あらかじめ設定された走査時間間隔と、その時間間隔からそれぞれ所定の差だけある複数の時間間隔とに対応するデータであることを特徴とする請求項１に記載のパターン描画装置。
- 走査ラインを一定間隔で分割することにより規定される一連の微小区間各々に対し、ビームの走査時間間隔を設定する走査時間設定手段と、
ビーム走査に従って、各微小区間におけるビーム走査速度に従った走査時間誤差量を順次検出する誤差量検出手段と、
検出される走査時間誤差量に基づいて、設定された走査時間間隔を順次補正する補正手段と、
走査時間間隔の値に応じてデータ配列周波数の異なる一連のパルスデータ一式から、必要に応じて補正された前記走査時間間隔に応じたパルスデータ一式を選択するパルスデータ選択手段と、
順次選択されたパルスデータ一式に基づいて、描画データの出力を同期制御する制御パルス信号を順次生成する制御パルス信号生成手段と
を備えたことを特徴とするパターン形成用制御パルス信号生成装置。 - 走査ラインを一定間隔で分割することにより規定される一連の微小区間各々に対し、ビームの走査時間間隔を設定し、
ビーム走査に従って、各微小区間におけるビーム走査速度に従った走査時間誤差量を順次検出し、
検出される走査時間誤差量に基づいて、設定された走査時間間隔を順次補正し、
走査時間間隔の値に応じてデータ配列周波数の異なる一連のパルスデータ一式から、必要に応じて補正された前記走査時間間隔に応じたパルスデータ一式を選択し、
順次選択されたパルスデータ一式に基づいて、描画データの出力を同期制御する制御パルス信号を順次生成することを特徴とするパターン形成用制御パルス信号生成方法。
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